山东棉区生态绿色发展技术经验总结与建议

刘树震， 周勇， 崔正鹏

(1.济南市农业农村局，山东 济南 250100； 2.夏津县农业农村局，山东 夏津 253200；3.山东省农业科学院 经济作物研究所，山东 济南 250100)

棉花是山东省传统经济作物，历史上山东棉花种植面积和产量曾长期居全国首位。近些年，山东植棉面积下降较大，但棉花仍是该省重要的经济作物之一，棉花种植遍及鲁西南、鲁西北和鲁北广大地区[1]。因此，维护棉区生态绿色发展是贯彻山东省乡村振兴战略，打造“三生三美”乡村振兴齐鲁样板，实现2035年全省农村现代化目标的重要环节。目前，山东棉区还普遍存在残膜污染、化肥农药施用超标、水资源紧缺等生态环境问题，这既制约了棉花生产的可持续健康发展，又对棉区生态绿色宜居提出了挑战。本文对解决这些问题的现有技术及治理经验进行梳理总结，并围绕棉区乡村振兴绿色发展的总目标提出相关技术和政策建议，对保护棉区生态、保障棉花产业良性发展，最终实现山东省乡村振兴战略具有重要意义。

1 影响棉区生态绿色发展的主要问题及治理经验

山东棉区植棉规模较小、机械化程度低，随着我国经济快速发展，农村劳动力向城镇转移，导致农业劳动力成本不断增加，与已基本实现全程机械化的小麦、玉米等大宗农作物相比，植棉比较效益差。加之国家粮食安全战略和粮棉争地矛盾，山东棉花生产逐渐向干旱、低洼、盐碱、撂荒等瘠薄地转移[2]。日趋恶劣的生产环境导致棉农为保障棉花产量进一步加大地膜、化肥、农药等的投入，水资源紧缺加地下水过度开采使棉区水资源状况更加恶化。

1.1 地膜污染及残膜治理

地膜具有保温、保墒、保肥、防草等作用，对棉花生产发展起到了巨大的推动作用。山东各棉区植棉规模小、效益低，棉农从节省开支角度考虑，多使用0.004 mm传统超薄地膜，鲁西北和鲁北棉区地膜用量30 kg·hm-2左右。传统农用塑料地膜材料主要是聚乙烯(PE)等，在自然环境条件下难以降解，加之缺乏有效的治理措施，废旧地膜在农田土壤中逐年增多，污染持续加剧。残膜污染危害主要体现在破坏土壤、影响棉花出苗和正常生长、污染环境、破坏生态以及牲畜误食致死等[3]。

2017年以来，山东加大地膜污染综合治理力度，残膜治理取得了初步成效。总结多年残膜治理经验可以归纳为：1)提高地膜标准，增加可回收性。国家新农用地膜标准厚度由0.008 mm提高到0.01 mm，增加了拉伸强度、断裂伸长率，保障了地膜的可回收性。2)减少地膜覆盖率和使用量。棉花无膜栽培技术和生物降解地膜等新技术、新产品的研发和推广在一定程度上减少了地膜使用量；3)机械化地膜回收技术。通过苗期地表残膜回收、耕前地表残膜回收和耕后的耕层残膜回收，配套先进的残膜回收机械，残膜回收率能达90%以上。以鲁北棉区夏津县为例，2019—2020年该县实施耕地质量提升项目，共推广国家标准加厚地膜(0.01 mm)0.213 hm2，可降解地膜120 hm2，并建立一处地膜回收站，残膜治理成效显著。

1.2 化肥农药过量施用和减肥减药技术

我国人口多、耕地少，化肥和农药是我国农业发展的基本投入品。长期过量施用化肥或单纯使用化肥会引起水质富营养化、土壤污染等，造成水质恶化、土壤板结，进而影响作物产量和质量以及导致饮用水污染等。不科学施用农药也会引起土壤结构破坏、环境和水资源污染、农药残留、病虫产生抗药性等诸多生态环境问题。以鲁北棉区为例，一般棉田化肥农药施用情况为：化肥总量750～975 kg·hm-2，计1 800～2 250元·hm-2；棉花整个生育期喷施农药8～12次，合计1 500～1 800元·hm-2，用量大、次数多，既增加物化支出又耗费人工。

山东棉区实施的减肥减药技术和措施主要包括：应用缓(控)释肥、转Bt基因抗虫棉以及推广棉田主要病虫害绿色综合防控技术。缓(控)释肥能够提高化肥利用率、减少化肥用量，还有助于减少施肥次数、节省劳动力。以鲁棉研15号、鲁棉研28号、鲁棉研37号等为代表的一大批国产转Bt基因抗虫棉品种，具有高效抗虫、省工节本的优势，为山东乃至全国棉花产业发展做出了巨大贡献。棉田绿色综合防控技术提倡以保护和利用自然天敌为中心，以生物防治、物理防治等无害化防治为重点，大大降低了农药施用量，推广应用也越来越广泛。2019—2020年，夏津县建设了千亩太阳能杀虫灯示范区，性诱剂和食诱剂杀虫试验区各3.33 hm2，四情(墒情、病情、虫情、灾情等)工作站2处，病虫害统防统治示范区373.33 hm2，取得了良好的生态、经济和社会效益。

1.3 水资源短缺现状和节水灌溉

山东省地处南温带的半湿润季风气候区，年降水量500～1 000 mm，但降水分布不均，且年际和年内间的变幅大，其中鲁西北、鲁北棉区面临的水资源短缺状况尤为严峻。鲁西北、鲁北棉花种植逐渐向旱薄地、盐碱地转移，棉田灌溉条件更加恶劣。仍以夏津县为例，该县2019年棉花播种面积1.253万hm2，其中90%位于贫水区。为遏制地下水位持续下降，当地政府将棉区大部分区域划为限采区，不能打深机井，而浅井水多为咸水，不能用作棉田灌溉。夏津县以黄河水和长江水为主的外来客水，因供水次数少、时间短，对农业灌溉支持十分有限。

棉花对土壤水分要求比较严格，因此，面对严峻的水资源短缺现状，要将有限的水资源通过科学的灌溉技术来获得棉花生产的高效可持续发展，山东省棉区根据不同种植模式和地域差异，逐渐发展出地面灌溉技术(畦灌、沟灌等)、喷灌技术(微喷带灌水)和微灌技术(滴灌)等[4]。近几年，棉花科技工作者将新疆棉区广泛应用的膜下滴灌技术引入山东，但目前仍处于试验探索阶段。膜下滴灌综合技术是将地膜覆盖栽培与滴灌技术相结合，利用低压管道技术供水，将加压的水经过设施过滤后，与水溶性肥料充分融合，形成肥水溶液，进入输水干管—支管—毛管，通过毛管上的滴水器，缓慢、均匀且定量的灌溉于棉花根系区域，使根系周围土壤始终处于最优含水量。与传统地面灌溉相比，膜下滴灌节水效果明显、肥料利用率提高、增产效果明显[5]，但该技术在山东棉区大面积推广还需因地制宜进行完善和配套。

2 保障山东省棉区生态绿色发展的技术和政策建议

残膜污染治理、棉花生产减肥减药、科学利用水资源是关乎山东棉区生态环境良性发展的重大问题，为保障棉花产业绿色可持续发展，实现棉区“生态宜居”，特提出如下建议。

2.1 开展“无膜棉”等绿色栽培技术研发并在适宜地区示范推广

“无膜棉”是改变棉田地膜污染现状的根本技术手段，近些年“无膜棉”技术研究取得了重大进展。山东棉花研究中心栽培生理团队针对黄河三角洲地区棉花传统种植技术存在伏前桃多、棉花烂铃或早衰严重、结铃分散、不利于集中采收等问题，在多年试验研究的基础上，建立了以选用短季棉品种、晚春播种、合理密植、无膜栽培、简化整枝、集中成铃为核心内容的短季棉无膜栽培技术，不仅较好地解决了传统栽培技术存在的烂铃、早衰等问题，还避免了地膜污染，是绿色可持续发展的好模式。其栽培技术要点：一是选择株型紧凑、早熟性好的短季棉品种，如鲁棉532、鲁棉551等；二是适期晚播，一般在5月15日至6月5日播种；三是采用精量播种机械播种，高质量脱绒包衣种子用种量22.5 kg·hm-2左右；四是合理密植，密度控制在90 000～105 000株·hm-2；五是科学化控，坚持“少量多次”的原则，株高控制在80～90 cm，不再去叶枝；六是集中收花，一般人工收2次花即可，有条件的地方可在脱叶催熟的基础上采用采棉机采收[6]。

2.2 加强轻简高效植棉技术的研发和推广力度

随着农村劳动力转移和用工成本增加，传统植棉用工多、投入大、效率低、集中(机械)收获难的问题更加突出。棉花轻简高效植棉技术就是要简化管理工序、减少作业次数，农机农艺融合、良种良法配套，实现棉花生产的轻便简捷、节本增效。其主要技术包括精量播种、免整枝、水肥协同、高效群体构建、集中成熟等[7]。棉花精量播种就是选用优质棉种，精细整地，单粒精播，适当浅播，出苗后不间苗、不定苗。免整枝是在合理密植条件下，采取科学化控配合水肥运筹措施控制叶枝生长，以实现不整枝、不打杈，并适期采用化学封顶代替人工打顶。水肥协同就是在有条件实行膜下滴灌的棉区，通过膜下分区交替滴灌或变量滴灌，合理调减施氮量，施氮量与滴水量协同并与棉株需肥规律匹配，提高肥料利用率。高效群体构建是采用群体调控技术，结合不同棉区自然条件和栽培习惯分别建立鲁北和鲁西北棉区“增密壮株型”、鲁西南棉区“直密矮株型”高效群体，并确定各自农艺和生理指标。最终在以上技术措施的基础上，配合及时催熟脱叶，实现棉田机械收获[8]。推广棉花轻简高效栽培技术能够大大减少棉花种植的人工投入和物化投入，提高植棉效益。

2.3 加快培育优质、抗逆型棉花新品种

种子是农业的“芯片”，优良棉花品种是棉花轻简、绿色、高效生产的保障和支撑。为加快山东省棉花供给侧结构性改革，满足广大人民日益提高的衣着舒适度要求，棉花优质育种正逐渐成为棉花育种方向的主流。在稳产的前提下，应积极选育纤维长度在30 mm以上、比强度在30 cN·tex-1以上、适合纺织40支纱的陆地棉品种；加强比主流品种略减产、比强度大于34 cN·tex-1、纤维长度在32～35 mm、适合纺织50～80支纱的中长绒陆地棉品种；根据生产需求加强对“无膜棉”品种、机采棉品种、特早熟品种等选育的支持力度；还应根据棉花种植向瘠薄盐碱地转移、生产条件差、难以获得高产的现状，加强抗逆性育种，包括抗旱、抗寒、抗病、耐盐碱育种等。

2.4 加强棉花病虫害绿色防控综合技术的研发推广

要保障山东棉区的绿色生态发展，就要大力研究和推广棉花绿色防控技术，从营造良好的棉田生态系统出发，生态调控和人为干预有机结合，把病虫危害损失控制在最小范围内。棉田病虫害综合防治要坚持“五项原则”，即：预防为主原则、保益控害原则、动态监测适时决策原则、区域性综合治理原则、安全有效合理用药原则。棉田病虫害绿色综合防治就是既要取得良好的经济效益，又要保障棉区环境的绿色生态和棉花产业的健康发展。